中文摘要：

农产品的质量安全与土壤环境质量密切相关，重金属是我国农田土壤的重要污染物。土壤重金属污染原位钝化修复技术具有修复时间短、费用低、适用范围广、效果明显等特点。研究原位钝化修复对土壤环境质量的影响机制及其调控措施，对促进钝化修复后土壤环境功能恢复及农业可持续利用具有重要意义。本项目拟采用盆栽实验与田间实验相结合的方法，研究天然粘土矿物材料钝化修复过程中对不同类型土壤的养分和微量元素有效性、酶活性及微生物群落结构多样性的影响行为，揭示不同钝化修复方法对各土层土壤养分、酶活性以及微生物群落结构多样性的影响特征，探索增施无机肥和有机肥对原位钝化修复时土壤养分、酶活性及微生物群落结构多样性的调控效应与机制。通过上述研究可以在维护农田生态环境和种植功能前提下降低土壤重金属的有效性，提高农产品的质量安全性，实现边修复边生产，从而为重金属污染土壤的可持续利用提供重要的理论依据。

结论摘要：

目前我国农田重金属污染形势严重，其中Cd污染问题突出。钝化修复技术具有修复速率快、效果好、操作简单，特别适应于大面积中轻度重金属污染农田治理。迄今土壤重金属污染钝化修复主要集中在修复效应研究方面，有关钝化修复对土壤环境质量的影响机制及调控措施研究报道很少，为了保障钝化修复技术的安全可持续高效应用，深入开展该项研究具有重要科学意义。项目通过大量盆栽实验并结合部分大田实验，以南方Cd污染酸性水稻土和北方Cd（Cd/Pb）污染污灌菜地土壤作为研究对象，系统地研究了钝化修复对农田土壤环境质量影响机制及其调控措施等。研究结果表明在Cd污染盆栽菜地土壤钝化修复后，土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的活性分别增加5.1%~15.4%、14.2%~28.8%和23.5%~34.0%，细菌和真菌的数量分别增加15.5%~91.7%和45.6%~96.5%；在Cd-Pb复合污染下，土壤钝化修复明显增加了过氧化氢酶和尿酶活性、细菌和放线菌数量均有一定程度的增加。采用盆栽与大田实验相结合的方法，研究结果表明，增施鸡粪可显著提高钝化修复土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性，与对照相比，盆栽实验中三种酶的活性分别增加6.4%—38.6%、14.0%—47.6%和2.0%—22.4%；田间实验下，三种酶的含量分别增加36.5%、22.2% 和5.5%。说明增施适量鸡粪对钝化修复Cd污染菜地土壤质量改善具有较好的调控作用。通过采用连续2年盆栽试验，研究了在不同水分管理（淹水灌溉、干湿交替灌溉和湿润灌溉）下，生物碳和鸡粪复配对红壤镉污染水稻土钝化修复效应和稳定性及其土壤氮磷有效性的影响机制。结果表明，连续2年钝化修复土壤保持较高的Cd污染钝化稳定性的同时，钝化修复对土壤碱解氮和有效磷含量无明显影响。通过采用DGGE、高通量测序等先进技术对钝化修复盆栽土和连续3年钝化修复大田水稻土分析表明，不同钝化处理对土壤微生物种群的丰度和优势度均有较好的促进作用，可以缓解Cd污染等对土壤微生物的毒害作用，有利于土壤微生物种群的生长繁殖，改善农田土壤生态环境。在湖南省通过对Cd污染酸性水稻田钝化修复研究表明，钝化修复不仅可以明显降低稻米Cd含量，而且可以显著高土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶及蔗糖酶的活性，土壤养分有效性得到部分提高，表明钝化修复后土壤中相关代谢反应得到恢复。